Mecanismes de la Duplicació del DNA i l'Expressió Genètica

Enzims i Processos Clau en la Genètica Molecular

Enzims Clau en la Duplicació del DNA

En el mecanisme de la duplicació del DNA intervenen tot un seguit d’enzims. Alguns dels més importants són:

• Helicasa: Separa les cadenes de DNA.
• Topoisomerasa II o Girasa: Talla les dues cadenes del DNA per alleujar la tensió.
• Primasa: RNA-polimerasa que sintetitza un fragment curt d’RNA que actua com a encebador (primer).
• DNA-polimerasa III: Comença a sintetitzar un filament de DNA.
• DNA-polimerasa I: Substitueix els nucleòtids d’RNA (de l'encebador) per nucleòtids de DNA.

Filaments de Creixement en la Replicació del DNA

Diferències entre els filaments durant el procés de replicació del DNA:

Filament de Creixement Continu (Filament Conductor)

Nou filament de DNA sintetitzat per la DNA-polimerasa III en direcció 5’ → 3’ de manera ininterrompuda.

Filament de Creixement Discontinu (Filament Retardat)

Nova cadena de DNA formada per la DNA-ligasa a partir de la unió dels fragments d’Okazaki.

Relació de Codons i Aminoàcids

Fases de l'Expressió Genètica

Les dues fases imprescindibles en l’expressió del missatge genètic, des del DNA del nucli fins a la formació de proteïnes, són:

1. Transcripció: Pas de DNA a ARNm. Té lloc al nucli.
2. Traducció: Pas d’ARNm a seqüència d’aminoàcids (proteïna). Té lloc al citoplasma.

Introns i Exons: Imperfeccions en la Hibridació DNA-ARNm

Les imperfeccions en la unió de la cadena de DNA i l’ARNm (hibridació) són degudes a la presència dels introns i els exons:

• Introns: Són seqüències d’ARN sense sentit (no codificants) que s’eliminen durant la fase de maduració de l'ARNm.
• Exons: Són les seqüències codificants que romanen i s'expressen.

Enzims de la Duplicació del DNA Bacterià

Relació dels enzims que intervenen en la duplicació del DNA bacterià i les seves funcions:

• Helicasa: Separa les cadenes de DNA.
• Topoisomerases: Eliminen les tensions de les cadenes de DNA (superenrotllament).
• RNA-polimerasa (Primasa): Sintetitza un fragment curt d’RNA que actua com a encebador.
• DNA-polimerasa III: Comença a sintetitzar el nou filament de DNA.
• DNA-polimerasa I: Substitueix els nucleòtids d’RNA (encebadors) per nucleòtids de DNA.
• DNA-ligasa: Empalma entre si els diferents fragments (fragments d'Okazaki).

La Hipòtesi de la Col·linearitat de Francis Crick

La hipòtesi de la col·linearitat, proposada per Francis Crick, consisteix en la correspondència directa entre una seqüència de nucleòtids del DNA i la seqüència d’aminoàcids de la proteïna que codifica.

Els processos que s’hi diferencien són:

1. Transcripció: Pas de DNA a ARNm. Té lloc al nucli.
2. Traducció: Pas d’ARNm a seqüència d’aminoàcids. Té lloc al citoplasma.

Què és la Retrotranscripció?

La retrotranscripció és la síntesi de DNA a partir d’RNA. Aquest procés es pot donar en alguns virus (retrovirus).

Importància: Aquests virus utilitzen l'RNA com a material genètic i, en sintetitzar DNA a partir de l’RNA, poden modificar el DNA de les cèl·lules hostes, integrant-se en el seu genoma.

Diferències entre Transcripció i Duplicació del DNA

Tot i que ambdós processos utilitzen una cadena de DNA com a motlle, les diferències fonamentals radiquen en els components necessaris:

• Transcripció: Requereix ribonucleòtids trifosfats (A, C, G i U) i RNA-polimerases.
• Duplicació del DNA: Requereix desoxiribonucleòtids-5-trifosfats (A, C, G i T) i DNA-polimerases.

Enzims de la Transcripció en Cèl·lules Eucariotes

Relació dels enzims que intervenen en la transcripció i maduració de l'ARNm en eucariotes:

• RNA-polimerasa: Encarregada de la síntesi pròpiament dita de l'ARN.
• Poli-A-polimerasa: Afegeix la cua de poli-A a l’extrem 3’ de l'ARNm.
• RNPpn (Ribonucleoproteïnes nuclears petites): Duu a terme la maduració o separació dels introns (splicing).
• RNA-lligases: Empalmen els exons un cop eliminats els introns.